摘要：針對(duì)破損密閉墻及小煤柱有害氣體濃度超限的問(wèn)題,山西保利裕豐煤業(yè)有限公司結(jié)合巖層條件,對(duì)破損密閉墻周圍巷道及小煤柱進(jìn)行內(nèi)外結(jié)合注漿處理,選用較好的化學(xué)材料,有效防止了漏風(fēng),遏制了破損密閉墻及小煤柱有害氣體泄漏,控制了有害氣體濃度,保障了有害氣體濃度不超限,為礦井安全生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：密閉墻；有害氣體濃度超限；化學(xué)注漿處理技術(shù)

1 概  況

山西保利裕豐煤業(yè)有限公司原有采空區(qū)密閉墻和小煤柱較多，并且密閉墻構(gòu)筑時(shí)間長(zhǎng)，圍巖沉降裂隙增大，造成破損密閉墻及小煤柱周邊有害氣體濃度超限，雖采取了混凝土噴漿措施，但未能從根本上解決有害氣體泄漏問(wèn)題。為更好的控制破損密閉墻及小煤柱周邊有害氣體濃度超限，礦方采用了化學(xué)注漿處理技術(shù)進(jìn)一步治理。

此次注漿工程首先對(duì)回風(fēng)大巷1#、2#、5#破損密閉墻及小煤柱周邊巷道進(jìn)行加固填充注漿處理，其次對(duì)密閉墻前及小煤柱周邊巷道進(jìn)行噴涂處理，有效防止了破損密閉墻及小煤柱周邊漏風(fēng)、有害氣體泄出，控制了破損密閉墻及小煤柱周邊有害氣體濃度超限，保障了礦井安全生產(chǎn)。

2 注漿材料及工藝技術(shù)

2.1 注漿材料：選用山西譽(yù)邦科技有限公司生產(chǎn)的譽(yù)邦加固、譽(yù)邦填充、譽(yù)邦噴涂。

2.1.1譽(yù)邦加固產(chǎn)品特性：1、反應(yīng)溫度低，與水不發(fā)生反應(yīng)；2、粘度低，滲透性強(qiáng)；3、固化生成物強(qiáng)度高、粘結(jié)力強(qiáng)及機(jī)械性能高；4、固化生成物不燃燒、也不延燃、抗靜電性優(yōu)。

2.1.2譽(yù)邦填充產(chǎn)品特性：1、快速發(fā)泡成型，發(fā)泡倍數(shù)高，反應(yīng)溫度低，密閉性能好；2、成型后韌性好，可達(dá)到一定的抗壓強(qiáng)度，具有一定的支撐和緩沖作用，能使被支撐的圍巖（煤巖）保持相對(duì)的穩(wěn)定及對(duì)垮落巖體的緩沖；4、固化生成物不燃燒、也不延燃、抗靜電性優(yōu)。

2.1.3譽(yù)邦噴涂產(chǎn)品特性：1、粘附力強(qiáng)、抗拉強(qiáng)度高、塑性好；2、快速凝固、立面和頂板使用不流淌3、表面快速防護(hù)、永久性密封；4、阻燃、抗靜電、環(huán)保；

2.2 工藝技術(shù)

2.2.1注漿設(shè)備

氣動(dòng)注漿泵的主要組成部分是氣動(dòng)控制閥、氣缸和注漿缸等。氣動(dòng)注漿泵是由氣動(dòng)馬達(dá)下方帶動(dòng)的3個(gè)活塞，在工作的時(shí)候吸料管分別插入到2種液體的料桶之中，活塞泵通過(guò)吸料管對(duì)雙組份材料的2種液體介質(zhì)進(jìn)行抽運(yùn)。這2種液體壓送體積比例為1：1,且要充分運(yùn)用這3個(gè)活塞截面積的不同，以及不同的組合，實(shí)現(xiàn)其中不同的注射比例要求。通過(guò)高壓軟管可以將2種液體分別壓送到雙液注射混合槍中進(jìn)行混合，其混合物則通過(guò)注射管送達(dá)到設(shè)定的目的位置。

2.2.2膨脹式封孔器

通過(guò)采用膨脹式封孔器對(duì)鉆孔內(nèi)進(jìn)行注漿封孔?？梢圆捎梅饪灼髯枘崞瑏?lái)阻止?jié){液順利通過(guò)封孔器，因而，漿液被壓入封孔器橡皮圈內(nèi)，一直到封孔器被固定在鉆孔壁之上，由此產(chǎn)生了環(huán)徑向束縛力，造成壓力的迅速上升，阻尼片出現(xiàn)破裂，漿液就進(jìn)入到鉆孔內(nèi)，橡皮圈可以阻止封孔器的松脫。

2.2.3雙液注射混合槍

雙液注射混合槍由混合器、單向閥等多個(gè)部件組成，具有安全、快捷、精準(zhǔn)等顯著特點(diǎn)。雙液注射混合槍使?jié){液達(dá)到了混合以及均勻攪拌的雙重目標(biāo)。

2.3 注漿工藝及操作流程

2.3.1注漿工藝參數(shù)

（1）注漿壓力。注漿壓力會(huì)直接影響注漿效果，它是漿液在被注載體中進(jìn)行擴(kuò)散以及滲透的動(dòng)力。它受到巖體特征以及注漿材料特性的雙重影響。這次使用的化學(xué)漿液具有粘度低、粒徑小、滲透性強(qiáng)的特點(diǎn)，比水泥等懸濁液所需要的注漿壓力要小很多。一般注漿壓力為10MPa。選用的氣動(dòng)注漿泵最大注漿壓力可達(dá)到18～20MPa。

（2）擴(kuò)散半徑與有效擴(kuò)散距離。布孔間距與注漿壓力是漿液擴(kuò)散半徑的重要因素。受裂隙方面的影響，被注載體中的漿液，在各方向上的擴(kuò)散距離是不均勻的，它與注漿煤巖體孔隙、注漿壓力以及注漿材料性能等都是密切相關(guān)的。通過(guò)多次施工積累的經(jīng)驗(yàn)，可以總結(jié)出化學(xué)漿液在普通裂隙以及孔隙率較小圍巖體的擴(kuò)散半徑是1.5～2.5m。

（3）注漿時(shí)間。從開(kāi)始注漿一直到漿液完全擴(kuò)散或者滲透到被注載體中所需要的時(shí)間是10～20min。

（4）注漿順序。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和注漿目的等綜合確定。裂隙溝通情況比較好的煤巖體可以采用間隔跳孔注漿的方式提升注漿效果，并減少串漿發(fā)生；對(duì)于大面積的情況要采用先外圍后內(nèi)部的注漿順序進(jìn)行注漿；對(duì)于破碎煤柱的整體注漿可以采用深淺孔配合注漿的方式進(jìn)行注漿；對(duì)于裂隙比較發(fā)育而且跑漿比較嚴(yán)重的注漿載體，可以采用先進(jìn)行淺部注漿，等到漿液擴(kuò)散后在淺部快速形成類似止?jié){墻的整體圍巖體，繼續(xù)進(jìn)行深部注漿，以確保深部漿液擴(kuò)散的范圍與注漿的壓力。

2.3.2注漿孔布置

加固注漿孔沿密閉墻斷面輪廓線布置，孔深4.0m，孔徑φ42mm，斷面內(nèi)1圈均勻布置7個(gè)注漿孔。

注漿孔布置主視圖（見(jiàn)右圖）

施工加固注漿孔采用1臺(tái)風(fēng)鉆，注漿采用1臺(tái)氣動(dòng)注漿泵注漿，打完2個(gè)注漿孔1次注漿，完成注漿區(qū)域；如發(fā)現(xiàn)有害氣體漏出，需進(jìn)行聯(lián)合（加固、填充、噴涂）注漿。

正常施工時(shí)，確保材料始終按標(biāo)準(zhǔn)比例配比混合，且不能出現(xiàn)斷料現(xiàn)象。

注漿孔布置俯視圖（見(jiàn)右圖）

3 效果分析

1#密閉墻（加固+噴涂聯(lián)合注漿）

（1）注漿前密閉墻前有害氣體濃度情況。根據(jù)日常測(cè)量數(shù)據(jù)，密閉墻前有害氣體濃度平均值約為：一氧化碳0.21%；硫化氫0.00153%（距墻體200mm、距密閉墻前頂板300mm）；密閉墻周邊處，距離墻面50mm時(shí)有害氣體濃度平均值約為：一氧化碳0.25%；硫化氫0.00165%；緊貼墻面時(shí)有害氣體濃度平均值約為：一氧化碳0.28%；硫化氫0.00182%。

（2）注漿后密閉墻前有害氣體濃度情況。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，密閉墻前有害氣體濃度平均值約為：一氧化碳0.0002%；硫化氫0.00005%（距墻體200mm、距密閉墻前頂板300mm）；密閉墻周邊處，距離墻面50mm時(shí)有害氣體濃度平均值約為：一氧化碳0.0003%；硫化氫0.00006%；緊貼墻面時(shí)有害氣體濃度平均值約為：一氧化碳0.0003%；硫化氫0.00006%。

2#密閉墻（加固+噴涂聯(lián)合注漿）

（1）注漿前密閉墻前有害氣體濃度情況。根據(jù)日常測(cè)量數(shù)據(jù)，密閉墻前有害氣體濃度平均值約為：一氧化碳0.23%；硫化氫0.00159%（距墻體200mm、距密閉墻前頂板300mm）；密閉墻周邊處，距離墻面50mm時(shí)有害氣體濃度平均值約為：一氧化碳0.26%；硫化氫0.00166%；緊貼墻面時(shí)有害氣體濃度平均值約為：一氧化碳0.28%；硫化氫0.00185%。

（2）注漿后密閉墻前有害氣體濃度情況。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，密閉墻前有害氣體濃度平均值約為：一氧化碳0.0002%；硫化氫0.00004%（距墻體200mm、距密閉墻前頂板300mm）；密閉墻周邊處，距離墻面50mm時(shí)有害氣體濃度平均值約為：一氧化碳0.0002%；硫化氫0.00004%；緊貼墻面時(shí)有害氣體濃度平均值約為：一氧化碳0.0002%；硫化氫0.00004%。

5#密閉墻（加固+填充+噴涂聯(lián)合注漿）

（1）注漿前密閉墻前有害氣體濃度情況。根據(jù)日常測(cè)量數(shù)據(jù)，密閉墻前有害氣體濃度平均值約為：一氧化碳0.29%；硫化氫0.00164%（距墻體200mm、距密閉墻前頂板300mm）；密閉墻周邊處，距離墻面50mm時(shí)有害氣體濃度平均值約為：一氧化碳0.31%；硫化氫0.00175%；緊貼墻面時(shí)有害氣體濃度平均值約為：一氧化碳0.32%；硫化氫0.00183%。

（2）注漿后密閉墻前有害氣體濃度情況。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)，密閉墻前有害氣體濃度平均值約為：一氧化碳0.0006%；硫化氫0.00003%（距墻體200mm、距密閉墻前頂板300mm）；密閉墻周邊處，距離墻面50mm時(shí)有害氣體濃度平均值約為：一氧化碳0.0007%；硫化氫0.00002%；緊貼墻面時(shí)有害氣體濃度平均值約為：一氧化碳0.0009%；硫化氫0.00002%。

4 結(jié)  語(yǔ)

高分子化學(xué)注漿技術(shù)是一項(xiàng)具有很強(qiáng)的實(shí)用性且應(yīng)用范圍廣闊的工程實(shí)用技術(shù)，它是利用氣壓和液壓工作原理，把化學(xué)漿液均勻地注入到孔隙、裂隙以及節(jié)理等軟弱結(jié)構(gòu)的煤巖體之中，漿液采用填充、滲透以及擠密等技術(shù)方式，將煤巖體膠結(jié)成為一個(gè)整體，使煤巖體形成一個(gè)具有強(qiáng)度高、抗?jié)B性能好以及穩(wěn)定性高等顯著特點(diǎn)的新結(jié)構(gòu)體，有效改善了煤巖體物理力學(xué)的性能，以提高整體性與強(qiáng)度。本次破損密閉墻及小煤柱注漿結(jié)合巖層條件、選用較好的化學(xué)材料，有效防止了破損密閉墻及小煤柱漏風(fēng)，遏制了有害氣體泄漏，控制了有害氣體濃度，保障了有害氣體濃度不超限，為礦井安全生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。